华科机械原理课件-齿轮

华科机械原理-齿轮欢迎来到华中科技大学机械原理课程中的齿轮章节。本课程将深入探讨齿轮的原理、类型、参数和应用。何为齿轮1定义齿轮是机械中用于传递运动和动力的重要零件。2特点它们具有周边均匀分布的齿，能够精确控制转速和转向。3功能齿轮可以改变转速、转向和传递扭矩，是机械设计中不可或缺的元素。齿轮传动基本原理齿形设计通过特殊的齿形曲线确保啮合时的连续接触。啮合过程齿轮间的啮合实现力和运动的传递。传动比通过齿数比控制输入输出轴的转速关系。齿轮的分类按齿形直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等。按轴位置平行轴、交叉轴、相交轴齿轮等。按齿轮形状圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等。按特殊功能行星齿轮、内齿轮、非圆齿轮等。外齿轮基本参数模数齿轮大小的基本参数，决定齿的尺寸。分度圆直径理想啮合线上的圆直径。齿数齿轮上齿的总数，影响传动比。内齿轮基本参数特殊性内齿轮的齿在齿轮内侧，与外齿轮啮合时转向相同。关键参数内分度圆直径内顶圆直径内根圆直径圆柱齿轮基本参数1齿顶高从分度圆到齿顶圆的径向距离。2齿根高从分度圆到齿根圆的径向距离。3齿高齿顶高与齿根高之和，即整个齿的高度。4压力角影响齿形和啮合特性的重要角度。锥齿轮基本参数1锥角2螺旋角3齿锥角4中点模数锥齿轮参数涉及多个角度，需要考虑锥体几何关系。中点模数是设计计算的重要依据。平面内齿轮1结构特点2啮合原理3应用场景4设计考虑平面内齿轮在同一平面内啮合，常用于空间受限的机构设计中。需特别注意齿形设计以确保平稳运行。斜齿轮基本参数β螺旋角齿线与齿轮轴线的夹角，影响啮合平稳性。mn法向模数垂直于齿线方向的模数，用于强度计算。mt端面模数端面切口上的模数，用于加工参考。蜗轮蜗杆基本参数导程角蜗杆螺旋线的倾斜角度，影响传动效率。蜗杆模数决定蜗杆和蜗轮尺寸的基本参数。传动比蜗杆转数与蜗轮转数之比，通常较大。齿轮材料金属材料碳钢合金钢不锈钢非金属材料工程塑料复合材料材料选择需考虑强度、耐磨性、重量和成本等因素。齿轮制造工艺1铸造适用于大型齿轮或粗加工。2锻造提高齿轮强度和内部结构。3切削加工精确成形，包括滚齿、插齿等。4精加工磨齿、抛光等提高精度和表面质量。齿轮表面失效点蚀齿面出现微小凹坑，影响啮合精度。剥落齿面材料大面积脱落，严重影响强度。烧伤由于润滑不足导致的高温损伤。塑性变形过载导致的永久性变形。齿轮齿面磨损磨粒磨损硬质颗粒导致的表面刮擦。黏着磨损高压下材料表面互相粘连造成的损伤。疲劳磨损循环应力导致的表面剥落。腐蚀磨损化学反应加速的表面损耗。齿轮断裂失效1疲劳断裂2过载断裂3冲击断裂4应力集中断裂齿轮断裂是最严重的失效形式，可能导致整个机械系统的崩溃。预防措施包括合理设计、精确加工和定期检查。齿轮表面疲劳1初始阶段微观裂纹形成，表面无明显变化。2发展阶段裂纹扩展，出现小坑和剥落。3加速阶段损伤区域快速扩大，影响啮合质量。4失效阶段大面积剥落，齿轮性能严重下降。齿轮噪音啮合冲击齿轮进入啮合时的瞬时接触产生冲击噪音。变形振动齿轮在负载下的弹性变形引起振动噪音。加工误差齿形、齿距误差导致的非均匀啮合噪音。齿轮润滑润滑方式油浴润滑喷射润滑油雾润滑润滑剂选择根据齿轮工作条件、速度和负载选择适当粘度和添加剂的润滑油。齿轮加载计算1静态载荷2动态载荷3冲击载荷4疲劳载荷齿轮加载计算需考虑多种载荷类型，包括正常工作载荷和极限工况。准确的载荷分析是确保齿轮可靠性的基础。齿轮强度计算接触强度评估齿面抗点蚀能力。弯曲强度计算齿根承受弯曲应力能力。疲劳强度分析长期循环载荷下的寿命。齿轮系统设计1传动比设计根据输入输出要求确定各级齿轮传动比。2布局优化考虑空间限制和传动效率进行系统布局。3材料选择基于工作环境和载荷选择适当的齿轮材料。4润滑系统设计匹配的润滑方式确保齿轮长期可靠运行。齿轮顺序图1概念设计确定传动方案和基本参数。2详细设计进行具体尺寸和强度计算。3样机制作加工制造齿轮样品。4测试验证进行性能和寿命测试。5批量生产优化工艺实现规模化生产。齿轮传动效率98%直齿轮结构简单，效率高，但噪音较大。97%斜齿轮运转平稳，效率略低于直齿轮。90%蜗轮蜗杆大传动比，但效率较低，需注意发热。简单齿轮传动特点两个齿轮直接啮合传动比固定结构简单可靠应用广泛用于需要精确传动比的场合，如钟表、简单机床等。复杂齿轮传动多级传动通过多对齿轮实现大传动比。复合传动结合不同类型齿轮实现复杂运动。变速传动通过换挡实现不同传动比。分流传动将动力分配到多个输出轴。差动齿轮传动结构特点包含行星齿轮和太阳轮。工作原理实现两个输入速度的代数和或差。应用领域汽车差速器、工业自动化等。优势可实现复杂的速度关系和功率分配。无级齿轮传动无级变速在一定范围内实现连续变速。高效率在各种工况下保持较高传动效率。平稳过渡速比变化时无冲击，运行平稳。行星齿轮传动1太阳轮2行星轮3齿圈4行星架行星齿轮传动具有结构紧凑、传动比大、承载能力强等优点。广泛应用于汽车变速箱、风力发电机等领